Механическая рука манипулятора
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к машиностроению и может быть исиользовано в роботах-манипуляторах. Целью изобретения является повышение надежности и расширение зоны обслуживания. Механическая рука манипулятора содержит последовательно соединенные посредством шарнирных соединений, имеющих рамки в форме прямоугольных рав нобедренных треугольников с вершинаiMH А,Б,В и А , Б , В , несущие звенья . Приводы относительных перемещений каждого несущего звена выполнены в виде двухпоршневых силовых цилиндров 7 и 8. Каждое звено имеет защитный гофрированный :эластичный чехол, включающий подпружиненные кольца, кольцо 26 жестко связано с центром несущего звена и расположено в перпендикулярной ему плоскости, а кольца 24 и 25 закреплены на рамках шарнирных соединений. 3 з.п. . ф-лы. 6 ил. I ел
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3859532/31-08 . {22) 27,02.85 (46) 15.01.87. Бюл. У 2 (71) Донецкий политехнический институт (72) Ф.А. Папаяни (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
11 738863, кл. В 25 J 1/00, 1978. (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботах-манипуляторах. Целью изобретения является повышение надежности и расширение зоны обслуживания.
Иеханическая рука манипулятора содер„.SU„, 3283076 А1 (50 4. В 25 J 1/00 // В 25 J 18/04 жит последовательно соединенные посредством шарнирных соединений, имеющих рамки в форме прямоугольных рав нобедренных треугольников с вершина,ми А,Б,В и А, Б, В, несущие звенья. Приводы относительных перемещений каждого несущего звена выполнены в виде двухпоршневых силовых цилиндров 7 и 8. Каждое звено имеет защитный гофрированный,эластичный чехол, включающий подпружиненные кольца, кольцо 26 жестко связано с центром несущего звена и расположено в перпендикулярной ему плоскости, а кольца 24 и 25 закреплены на рамках шарнирных соединений. 3 s,ï. . ф-лы. 6 ил, 1283076
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботах-манипуляторах.
Цель изобретения — повышение надежности механической руки манипулятора и расширение зоны обслуживания.
На фиг. 1 изображена механическая рука манипулятора, общий вид, на фиг. 2 — одно несущее звено механи10 ческой руки манипулятора, на фиг.3 " защитный гофрированный эластичный чехол несущего звена, на фиг. 4 и
5 — варианты соединения корпусов силовых цилиндров и их штоков, на фиг. 6 — механическая рука манипуля" тора в защитном гофрированном эластичном чехле.
Механическая рука манипулятора состоит иэ последовательно соединенных посредством шарнирных соединений несущих звеньев 1-5, при этом несущее звено 1 совмещено с основанием, а конечное несущее звено 5 — с захватным органом 6. 25
Приводы 7 и 8 относительных перемещений несущих звеньев выполнены в виде двухпоршневых силовых цилиндров, установленных на каждом несущем звене с возможностью их относительного 30 перемещения в продольном и поперечном направлениях.
Силовые цилиндры 7 и 8 имеют соответственно разнонаправленные выдви гающиеся штоки 9, 10 и 11, 12, установлены в средних частях несущих звеньев и имеют сферические шарниры 13, 14 и 15, 16 соответственно.
Последние соединяются с шарнирами соединения, включающего для каждого несущего звена две рамки, имеющие каждая форму прямоугольного равнобедренного треугольника, одна — с вершинами А,Б,В, а другая — с вершинами А, Б, В, причем стороны 17 каждой рамки равны, а угол о между ними равен 90 . Пары сферических шарнирных соединений смежных несущих звеньев 13 и 18» 19 и 20, 15 и 21. жестко закреплены на рамке и противо- положно направлены. В исходном положении ось механической руки манипулятора совпадает с несущим звеном 22, на концах которого также расположены сферические шарниры, посредством которых несущие звенья соединены с вершинами прямых углов (В и В ) рамки.
Защитный гофрированный эластичный чехол 23 каждого. несущего saeva имеет кольца 24,25 и 26, соединенные пружиной 27, связанной с гофрированным эластичным чехлом. Плоскости, условно проходящие через кольца 24 и
25, проходят и через шарниры соединения (рамки) несущего звена, кольца
24 и 25 жестко закреплены на рамках планками 28,29 и 30, а кольцо 26 жестко связано с центром несущего звена 22 посредством планок 31, Для увеличения возможностей механической руки манипулятора за счет увеличения эоны обслуживания несущее звено 22 может быть выполнено в виде дополнительного двухпоршневого силового цилиндра 32. Силовые цилиндры 7 и 8 могут планкой 33 соединяться с центром несущего звена 22. В этом случае шток 9 соединяется с поршнем 34 двухпоршневого силового цилиндра 7 через шарнир 35. В случае жесткого соединения штока 9 с поршнем 34 (фиг.5) силовой двухпоршневой цилиндр соединяется с центром несущего звена 22 посредством направляющей пары 36, обеспечивающей возможность поперечного перемещения силового цилиндра оси.
Механическая рука манипулятора работает следующим образом.
В исходном положении, когда механическая рука манипулятора вытянута горизонтально, все приводы 7 и 8 находятся в фиксированном положении.
При различном изменении длин силовых цилиндров 7 и 8 путем различного выдвижения штоков 9 и 10, 11 и 12, механическая рука манипулятора принимает различные пространственные конфигурации.
При изменении длин силовых цилиндров 7 и 8 несущего звена 1 на равную величину, но в противоположных направлениях несущие звенья 2,3,4 и
5 с захватным органом 6 перемещаются параллельно плоскости чертежа.
Аналогичным образом производится параллельное перемещение и в других .звеньях.
Наибольшая зона досягаемости механической руки манипулятора обеспечивается при выдвинутом положении всех штоков силовых цилиндров.
Отклонение несущих звеньев в заданных положениях обеспечивается соответствующим соотношением перемещений штоков 9, 10 и 11, 12 всех силовых цилиндров.
1283076
Для увеличения взаимного угла наклона плоскостей рамок, имеющих вершины А,Б,В и А, Б, В несущего звена,,корпус силового цилиндра не должен перемещаться в продольном на- .5 правлении относительно оси несущего звена. При смещении плоскости рамок
А,Б,В и А, Б, В сферический шарнир 13 неизбежно имеет составляющую перемещения в поперечном направлении относительно оси несущего звена.
Поэтому в случае, когда шток 9 жестко и перпендикулярно связан с поршнем
34, силовой цилиндр должен смещаться в указанном направлении. С этой целью конструкция содержит направляющую пару 36. При этом часть энергии силового цилиндра расходуется на преодоление возникающей негативной силы трения в направляющей паре 36 (эта сила имеет составляющую, параллельную несущему звену 22, а ее величина зависит от массы конструкции).
Указанная сила трения исключается (и тем самым можно увеличить надеж25 ность конструкции), если силовой цилиндр 7 жестко закреплен в центре несущего звена 22 планкой 33, а шток
9 шарнирно укреплен на поршне 34. На фиг. 4 и 5 пунктиром обозначены поло-30 жения штока 9 и силового цилиндра 7 при перемещении сферического шарнира
13 в плоскости чертежа.
Чтобы исключить возможные повреждения силовых цилиндров при перемещениях механической руки манипулятора, последний имеет защитный гофрированный эластичный чехол, состоя- 40 щий из колец 24, 25 и 26, соединенных между собой пружиной 27. Кольца
24 и 25 каждого несущего звена жестко укреплены на рамках, имеющих вершины А,Б,В и А, Б и В, планками
28, 29 и 30, а кольцо 26, расположенное в центре звена, жестко связано с центром несущего звена 22. При смещении плоскостей рамок, меняется пространственное расположение колец
24 и 25 друг относительно друга, Пло= скость, проходящая через кольцо 26, всегда проходит через центры силовых цилиндров несущего звена, поэтому последние остаются предохраненными кольцом 26, пружиной 27 (натянутой или сжатой в противоположных местах) и укрепленным на ней гофрированным эластичным чехлом.
Для увеличения области манипулирования (т.е. для того, чтобы обеспечить поступательное перемещение рамок каждого звена друг относительно друга) несущее звено 22 также заменяется дополнительным двухштоковым силовым цилиндром 32. В последнем случае кольцо 26 укрепляется с внешней стороны в центре двухштокового силового цилиндра 32.
Сферические шарниры одного несущего звена образуют пару равнобедренных прямоугольных треугольников,.что позволяет производить простой расчет уставок на силовые цилиндры с целью нужной пространственной ориентации механической руки манипулятора. Действительно, плоскость, проходящая через несущее звено 22 и шток 9, а также плоскость, проходящая через несущее звено 22 и шток 11, взаимно перпендикулярны. Поэтому расчет смещения последующего несущего звена по отношению к предыдущему сводится к расчету положения сферических шарниров 13 и 14 в одной плоскости и расчету положения сферических шарниров 15 в другой плоскости. Конструкция позволяет изменять угол наклона плоскостей, проходящих через рамки несущего звена, от 0 до 180, а ее многозвенность позволяет собирать механическую руку манипулятора с любым числом степеней подвижности в зависимости от условий работы.
Формула изобретения
1. Иеханическая рука манипулятора, содержащая последовательно соединенные посредством шарнирных соединений несущие звенья, приводы относительных перемещений несущих звеньев, выполненные в виде двухпоршневых силовых цилиндров, расположенных по два на каждом несущем звене с возможностью их относительного перемещения в продольном и поперечном направлениях, причем штоки силовых цилиндров соответствующими шарнирами соединены со смежными звеньями, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности механической руки, шарнирные соединения смежных несущих звеньев включают рамки, имеющие форму прямоугольного равнобедренного треугольника, при этом несущие звенья сферическими шарнирами соединены с вершинами прямых углов рамки, а вершины
5 12830 других углов рамки соединены сферическими шарнирами со штоками силовых цилиндров.
2. Механическая рука по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что штоки 5 силовых цилиндров шарнирно соединены с поршнями, а их корпуса жестко— с несущим звеном соответственно.
3. Механическая рука по п. 1,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с це- 1О лью расширения зоны обслуживания, несущее звено выполнено в виде допол76 нительного двухпоршневого силового цилиндра.
4. Механическая рука по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что каждое звено снабжено защитным гофрированным эластичным чехлом, имеющим подпружиненные кольца, первое из которых жестко связано с центром несущего звена и расположено в перпендикулярной ему плоскости, а два другйх закреплены на рамках шарнирных соединений. !
1283076 ф ияб
Составитель Н. Бакулина
Техред А.Кравчук Корректор М. Самборская
Редактор И. Рыбченко
Заказ 7343/13 Тираж 949 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
ПроизвоДственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4